肾功能与左心室结构及功能的相关性研究.pdf

DOI：10.19893/ki.ydyxb.2024-0017第 22 卷第 1 期2024 年 3 月延安大学学报（医学科学版）Journal of Yanan University(Medical Science Edition)Vol.22 No.1Mar.2024肾功能与左心室结构及功能的相关性研究吕致，高登峰*（西安交通大学第二附属医院心内科，陕西 西安 710004）摘要：目的本研究旨在探讨使用胱抑素 C（cystatin C，CysC）估算肾小球滤过率（estimated glomerular filtration rate based on cystatin C，eGFR-CysC）确定的肾功能与心脏磁共振（cardiovascular magnetic resonance，CMR）成像评估的左心室（left ventricular，LV）结构及功能之间的关系。方法从英国生物银行（UK Biobank，UKB）数据库中筛选具有eGFR-CysC和CMR数据的一般人群，使用多元线性回归模型探讨肾功能与心脏表型之间的关联。结果共筛选35 847名UKB参与者，eGFR每降低一个标准差（14.21 mL/min/1.73 m2），LV容积变小（舒张末期容积，=1.359；收缩末期容积，=0.492），LV搏出量减少（=0.889），LV质量降低（=0.639），LV同心度增加（=-0.002），LV收缩功能受损（=0.108，P均0.05）。结论肾功能降低与不良心脏表型之间存在明显关联，独立于心脏代谢疾病等因素。早期积极干预可能有助于预防不良心脏重塑的进展。关键词：肾功能；eGFR-CysC；CMR；心脏重塑中图分类号：R692.5 文献标识码：A 文章编号：1672-2639（2024）01-0044-06A study of the correlation between renal function and left ventricular structure and functionLV Zhi，GAO Dengfeng*（Department of Cardiology，The Second Affiliated Hospital，Xian Jiaotong University，Xian 710004，China）Abstract：Objective To investigate the relationship between renal function，as determined by estimated glomerular filtration rate based on cystatin C（eGFR-CysC），and left ventricular（LV）structure and function，as assessed through cardiac magnetic resonance（CMR）imaging.Methods The participants from the UK Biobank with available eGFR-CysC and CMR data were selected to explore the association between renal function and cardiac phenotypes using multiple linear regression.Results 35 847 UK Biobank participants were included，and observed that for each standard deviation decrease in eGFR（equivalent to 14.21 mL/min/1.73 m2）.There were statistically significant associations with smaller LV volumes（end-diastolic volume，=1.359；end-systolic volume，=0.492），reduced LV stroke volume（=0.889），lower LV mass（=0.639），increased LV concentricity（=-0.002），and impaired LV systolic function（=0.108，all P11.1 mmol/L，或血清糖化血红蛋白48 mmol/L）进行编码。心脏代谢疾病包括高血压、糖尿病和高胆固醇血症。高血压根据自我报告、自我报告使用降压药物、基线时测得血压140/90 mmHg进行编码。高胆固醇根据自我报告使用降胆固醇药物、血清总胆固醇7 mmol/L进行编码。基线时，诊断为缺血性心脏病、心衰、心律失常、脑血管病、肺栓塞和动脉血栓（根据ICD10代码：I20-I25；I110、I130、I132、I500、I501、I509；I44-I49；I60-I69；I26、I74）被认为有心血管疾病病史。1.2.2肾功能测量CysC浓度是肾功能的一种测量方法，其测量不受肌肉质量、年龄、性别或种族的影响，因此CysC被认为是一种比肌酐更敏感的肾功能血液标志物6，能更准确地反映肾功能受损程度。选取 UKB 中基线时测量的血清 CysC 水平。使用 2012 CKD流行病学协作方程式计算eGFR-CysC7。根据eGFR分为3组即90，6089，0.8 mg/L时，a=-1.328。1.3CMR检查CMR扫描是根据UKB预定义的采集协议使用1.5 T 扫 描 仪（MAGNETOM Aera、Syngo Platform VD13A、Siemens Healthcare）进行的8。包括以下LV结构和功能的测量值：左心室舒张末期容积（LV end-diastolic volume，LVEDV）、左心室收缩末期容积（LV end-systolic volume，LVESV）、左心室每搏量（LV stroke volume，LVSV）、左心室质量（LV mass，LVM）、左心室质量指数（LV mass index，LVMi，根据体表面积计算）、左心室射血分数（LV ejection fraction，LVEF）、左心室质量体积比（LV mass-to-volume ratio，LVMVR）、左心室整体功能指数（LV global function index，LVGFI）、左心室肥厚（LV hypertrophy，LVH）。LVMVR定义为LVM与LVEDV的比值，反映左心室的向心性重塑程度9。LVGFI10定义为LVSV/LV 整体容积100，其中 LV 整体容积计算为LV 平均腔容积 （LVEDV+LVESV）/2 和心肌容积（LVM/密度）。LV的密度指定为1.05 g/mL。LVH在男性中定义为LVMi72 g/m，女性55 g/m11。1.4统计学方法使用SPSS（R26.0.0.0）进行统计学分析，分类变量用 n（%）表示，连续变量表示为（x s）或 M45第 22 卷 延安大学学报（医学科学版）第 1 期（P25，P75）。分类变量使用2检验，连续型变量使用单因素方差分析或Kruskal-Wallis检验。使用多因素线性回归来估计eGFR（作为连续变量）与CMR表型的关联，并报告系数及相应的95%CI和P值。创建包含协变量的模型，模型1按人口特征即年龄、性别、种族、体重指数进行了调整；模型2由模型1变量加上生活方式因素即吸烟、饮酒、TDI进行了调整。完全调整的模型即模型3，由模型2变量加上临床资料即C-反应蛋白（C-reactive protein，CRP）、血红蛋白、高血压史、糖尿病史、高胆固醇血症进行了调整。对于所有测试，P0.05为差异有统计学意义。2结果2.1基线特征、CMR指标描述表1总结了所有研究对象的基线特征，平均年龄为 54.9 岁，男性占 47.5%，白人占 96.9%，eGFR水平较低的人中，年龄、体重指数更大，男性、吸烟人数更多，更易合并高血压、糖尿病、高胆固醇血症、心血管疾病，CRP 更高。所有参与者和根据eGFR分为3组的CMR指标见表2，eGFR水平较低的人中，LV 容积（LVEDV、LVESV）更小，LV 质量（LVM、LVMi）更大，LV 同心重塑程度（LVMVR）更高，LV每搏量（LVSV）更小，LV功能（LVGFI）更差。2.2肾功能和CMR指标之间的关联采用多因素线性回归模型分析肾功能与CMR表型的关系，结果显示eGFR的下降与心脏结构、功能改变显著相关（表3，图1）。模型1调整了人口特征因素（年龄、性别、种族、BMI），调整后，eGFR每降低一个标准差（14.21 mL/min/1.73 m），LVEDV（=1.898，P0.001）、LVESV（=0.737，P0.001）、LVM（=0.740，P0.001）、LVMi（=0.580，P0.001）和LVSV（=1.184，P0.001）越小，LVMVR越 高（=-0.004，P0.001），LVGFI 越 低（=0.150，P0.001）。模型2在模型1的基础上进一步调整了生活方式因素（吸烟、饮酒、TDI）。调整后，表1根据eGFR分组的研究对象特征 x s，M（P25，P75），n(%)基线特征n年龄（岁）性别（男%）种族（白人%）BMI，kg/m2TDI吸烟（%）饮酒（%）高血压史（%）糖尿病史（%）高胆固醇血症史（%）心血管疾病史（%）血红蛋白（mg/L）CRP（mg/L）CysC（mg/L）eGFR-CysC（mL/min/1.73 m2）eGFR-CysC（mL/min/1.73 m2）9021 04152.47.19 225（43.8）20 330（96.6）25.84.0-2.60（-3.88，-0.52）7 328（34.8）20 355（96.6）8 386（39.9）1 470（7.0）3 404（16.2）1 435（6.8）14.021.220.891.320.790.07102.277.50608914 22758.16.57 510（52.8）13 852（97.4）27.44.6-2.66（-3.89，-0.59）5 713（40.2）13 580（95.5）7 291（51.2）1 831（12.9）3 477（24.4）1 601（11.3）14.381.181.371.920.970.0779.567.376057961.75.4310（53.5）562（97.1）28.95.4-2.48（-3.76，0.08）258（44.6）533（92.1）324（56.0）133（23.0）185（32.0）115（19.9）14.311.352.213.351.300.2053.746.46合计35 84754.97.517 045（47.5）34 744（96.9）26.54.3-2.62（-3.88，-0.54）13 299（37.1）34 448（96.1）16 001（44.6）3 434（9.6）7 066（19.7）3 151（8.8）14.171.221.071.590.870.1392.4614.21P0.0010.0010.0010.0010.0180.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.001注：BMI：body mass index，体重指数；TDI：Townsend deprivation index，汤森剥夺指数；CRP：C-reactive protein，C-反应蛋白；Cys C：Cystatin C，胱抑素C；eGFR-CysC：estimated glomerular filtration rate-CysC，CysC估计的GFR。TDI表示为M（P25，P75），年龄、BMI、血红蛋白、CRP、CysC、eGFR-CysC表示为（x s)。性别、种族、吸烟、饮酒、高血压史、糖尿病史、高胆固醇血症史、心血管疾病史表示为 n（%）。P值表示3个eGFR分组间的统计差异。46肾功能与左心室结构及功能的相关性研究eGFR 与上述 CMR 指标的相关性仍然显著。在完全调整的线性回归模型中，逐步加入不同协变量后，eGFR 与各个 CMR 指标的相关强度有所下降，但二者之间的关联仍有统计学意义（LVEDV：=1.359，P0.001；LVESV：=0.492，P0.001；LVM：=0.639，P0.001；LVMi：=0.531，P0.001；LVMVR：=-0.002，P0.001；LVSV：=0.889，P0.001；LVGFI：=0.108，P=0.011）。在任何模型中，都没有观察到 eGFR 与 LVEF 的显著关联。表3eGFR与CMR指标的关联CMR指标LVEDV（mL）LVESV（mL）LVSV（mL）LVEF（%）LVM（g）LVMi（g/m2）LVMVRLVGFI（%）模型1 （95%CI）1.898*（1.5692.227）0.737*（0.5410.933）1.184*（0.9741.394）0.048（-0.0320.128）0.740*（0.5710.908）0.580*（0.4990.661）-0.004*（-0.005-0.003）0.150*（0.0660.233）P0.0010.0010.0010.2410.0010.0010.0010.001模型2（95%CI）1.831*（1.5022.161）0.715*（0.5190.911）1.139*（0.9281.349）0.043（-0.0370.123）0.711*（0.5420.879）0.572*（0.4920.653）-0.004*（-0.005-0.003）0.141*（0.0580.225）P0.0010.0010.0010.2890.0010.0010.0010.001模型3（95%CI）1.359*（1.0361.682）0.492*（0.2980.686）0.889*（0.6821.096）0.065（-0.0150.145）0.639*（0.4740.803）0.531*（0.4530.610）-0.002*（-0.003-0.001）0.108*（0.0250.191）P0.0010.0010.0010.1100.0010.0010.0010.011注：结果是完全调整的多因素线性回归模型中，与eGFR增加1个标准差相关的系数、95%CIs和P值。1个标准差的eGFR=14.21 mL/min/1.73 m2。*表示差异有统计学意义。表2根据eGFR分组的CMR指标 x s，n(%)CMR指标LVEDV（mL）LVESV（mL）LVSV（mL）LVEF（%）LVM（g）LVMi（g/m2）LVH（%）LVMVRLVGFI（%）eGFR-CysC（mL/min/1.73 m2）90142.2333.7757.6218.7884.4119.6559.716.3787.9321.2847.497.99457（2.2）0.620.0946.496.996089140.4034.0257.3919.6582.6819.8759.297.0290.8321.3747.668.10293（2.1）0.660.1145.117.3660136.0634.4956.5721.4379.2619.4658.837.8590.6821.8346.868.6315（2.6）0.680.1244.067.94合计141.4033.9057.5119.1883.6419.7659.536.6789.1221.3847.558.04765（2.1）0.640.1045.917.19P0.0010.0130.0010.0010.0010.0180.5770.0010.001注：LVEDV，左心室舒张末容积；LVESV，左心室收缩末容积；LVSV，左心室每搏量；LVEF，左心室射血分数；LVM，左心室质量；LVMi，左心室质量分数；LVH，左心室肥大；LVMVR，左心室质量体积比；LVGFI，左心室整体功能指数。LVH表示为 n（%）。其余指标均表示为（x s)。P值表示3个eGFR分组间的统计差异。47第 22 卷 延安大学学报（医学科学版）第 1 期3讨论CKD患者的心血管风险较高，常表现为冠状动脉疾病、心力衰竭、心律失常和心源性猝死。这些主要心脏事件实际上占CKD患者死亡原因的近50%，甚至大于进展为终末期肾病导致死亡的比例3。LVH是CKD患者最常见的心脏结构异常，约占终末期肾病患者的70%12。同样，约34%78%的非尿毒症期CKD患者的LVH发生也呈现出不同的发展模式，具体取决于GFR的下降阶段13。然而，在一般人群中，肾功能与心脏结构、功能的关联尚未明确。本研究发现，在这个基于人群的大型队列中，较低的eGFR-CysC与不良的LV重塑、较差的LV功能有关，独立于高血压、糖尿病、高胆固醇血症等因素。先前已有研究14揭示了肾功能与心脏不良重塑之间的内在联系，在一项针对社区为基础的非裔美国人队列研究中，发现eGFR每下降10 mL/min/1.73 m2，LVM 将相应增加 1.54 g（95%CI：0.782.30），然而，eGFR与LVEF之间并未显示出显著关联（=-0.12，95%CI：0.280.04）。另一项针对CKD患者的横断面研究15显示，在多重校正后，相较于健康对照组，CKD 患者表现出左室壁增厚、LVEDV减小以及LVEF和整体纵向应变（GLS）降低的趋势，但并未发现与舒张功能障碍的明确关联。本研究并未发现eGFR与LV质量呈负相关，亦未观察到与LVH的正相关。相反，研究结果显示eGFR与LV质量呈正相关，可能因为UKB招募的大多数是健康人，这或许反映了心脏早期变化的特征。对于 LV结构的表征，本文关注 LVMVR，这是一种表示几何结构的表型，较高的值往往提示LV的同心重 塑 或 同 心 肥 大9。研 究 结 果 表 明，eGFR 与LVMVR显著独立负相关，更敏感地反映了LV结构发生同心重塑的变化。此外，LVGFI 作为评价 LV功能的一种新型且敏感的指标，已有证据表明其在人群队列研究中与多种疾病的相关性较 LVEF 更强16。本研究结果表明尽管eGFR与LVEF无明显关联，但与LVGFI却呈现出显著的正相关性，这一发现揭示了LV功能早期损害的重要线索。传统心血管危险因素，如高血压、糖尿病和高脂血症，在CKD患者中十分常见17。本研究结果显示，尽管存在心脏代谢疾病，但 eGFR 与 CMR表型之间的关联是仍然存在，这表明肾脏特异性机制可能对心血管风险发挥显著作用。这种关联的可能机制涵盖多个方面：首先，血管钙化可能是其中之一。在CKD中，血管平滑肌细胞可能由于转变为更多的合成表型而导致血管钙化的发生18。此外，电解质失衡（如低镁血症）在CKD患者中很常见，然而镁可以干扰羟基磷灰石晶体的形成，阻止晚期CKD中血管钙化的进展19。其次，炎症过程也可能是一个关键机制。CKD患者经常伴随促炎症过程，包括多种感染，如代谢性酸中毒、细胞因子清除率降低、胰岛素抵抗等因素20。另外，尿毒症溶质也是一个可能的机制。肾脏排泄功能降低会导致尿毒症溶质滞留，其代谢产生的色氨酸代谢物过量可诱发血管炎症、氧化应激和心脏毒性21。综上所述，本研究证明了肾功能指标 eGFR-CysC与多种不良CMR表型之间的独立关联，早期积极干预受损的肾功能可能有助于阻止不良心脏重塑的进展并预防后续不良心血管事件的发生。本研究是横断面的，不能代表因果关系，要推断因果关系需要进一步的纵向或干预研究。无论如何，肾功能与心脏结构及功能的关系值得进一步探究。图1eGFR与CMR各项指标的多因素线性回归图48肾功能与左心室结构及功能的相关性研究参考文献：1 HILL N R，FATOBA S T，OKE J L，et alGlobal prevalence of chronic kidney disease-A systematic review and meta-analysis J PLoS One，2016，11（7）：e01587652 王善志，朱永俊，唐文庄，等中国成人及老年人群慢性肾脏病患病率 Meta 分析J中国老年学杂志，2017，37（21）：5384-53883 JANKOWSKI J，FLOEGE J，FLISER D，et alCardiovascular disease in chronic kidney disease：Pathophysiological insights and therapeutic optionsJ Circulation，2021，143（11）：1157-11724 SHAH R，MATTHEWS G J，SHAH R Y，et al Serum fractalkine（CX3CL1）and cardiovascular outcomes and diabetes：Findings from the chronic renal insufficiency cohort（CRIC）studyJ American Journal of Kidney Diseases，2015，66（2）：266-2735 LITTLEJOHNS T J，HOLLIDAY J，GIBSON L M，et alThe UK Biobank imaging enhancement of 100，000 participants：Rationale，data collection，management and future directionsJ Nature Communications，2020，11（1）：26246 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